시분할다중접속

3. 이동통신 시스템에서의 TDMA

이동통신 서비스를 실현하기 위해서는 하나의 주파수 대역을 여러 사용자가 동시에 이용하기 위한 방식의 개발이 필요하다. 대한민국에서 상용화된 코드분할다중접속(CDMA)는 각 사용자에게 코드를 부여하여 동시에 하나의 주파수 대역을 사용할 수 있게 하였다. 반면, 시분할다중접속은 주파수를 사용하는 시간을 분할하여 여러 사람이 동시에 하나의 주파수 대역을 사용할 수 있도록 고안되었다.

3. 1. 2G 시스템

4. 유선 네트워크에서의 TDMA

국제 전기 통신 연합의 G.hn 표준은 기존의 가정 내 배선(전력선, 전화선, 동축 케이블)을 통해 고속 근거리 통신망을 제공하며, 시분할다중접속(TDMA) 방식을 기반으로 한다. G.hn에서 "마스터" 장치는 네트워크의 다른 "슬레이브" 장치에 "경쟁 없는 전송 기회" (CFTXOP)를 할당한다. 한 번에 하나의 장치만 CFTXOP를 사용할 수 있으므로 충돌을 피할 수 있다.

FlexRay 프로토콜은 또한 현대 자동차에서 안전 필수 통신에 사용되는 유선 네트워크이며, TDMA 방식을 사용하여 데이터 전송을 제어한다.

GE-PON의 상향 신호 전송에서, OLT는 각 ONU의 트래픽량에 따라 동적으로 상향 신호 대역을 할당하는 기능(Dynamic Bandwidth Allocation, DBA)을 사용하여 신호 송출 타이밍을 조절함으로써 신호 충돌을 방지한다.

5. 다른 다중 접속 방식과의 비교

무선 통신 시스템에서 TDMA는 주로 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 및 주파수 분할 이중화(FDD)와 함께 사용되며, 이 조합을 FDMA/TDMA/FDD라고 한다. GSM과 IS-136이 대표적인 예이다. DECT 및 PHS 마이크로 셀 시스템, UMTS-TDD UMTS 변형, 중국의 TD-SCDMA는 시분할 이중화 방식을 사용하여 동일 주파수에서 기지국과 휴대폰에 서로 다른 시간 슬롯을 할당한다.^[9]

TDMA의 주요 장점은 휴대폰의 무선 통신부가 자체 시간 슬롯 동안만 수신하고 송신하면 된다는 것이다. 나머지 시간 동안 휴대폰은 주변 송신기를 감지하여 안전한 주파수 간 핸드오버를 할 수 있다. 이는 코드분할다중접속(CDMA) 시스템에서는 구현하기 어렵다.^[9] CDMA는 "소프트 핸드오프"를 지원하여 휴대폰이 최대 6개의 기지국과 동시에 통신할 수 있지만, "셀 호흡" 특성으로 인해 혼잡한 셀 경계에서 신호 수신이 어려울 수 있다.^[9]

TDMA 시스템의 단점은 시간 슬롯 길이에 연결된 주파수에서 간섭을 발생시킨다는 것이다. TDMA 폰을 라디오나 스피커 옆에 두면 윙윙거림이 발생하는 이유가 바로 이것이다.^[9] 또한 시간 슬롯 간의 "데드 타임"은 TDMA 채널의 잠재적 대역폭을 제한하며, 이동하는 휴대폰은 타이밍을 지속적으로 조정해야 한다.^[9]

6. TDMA의 장점

TDMA(시분할 다중 접속)는 여러 사용자가 순차적인 방식으로 채널을 공유할 수 있도록, 무선 주파수(RF) 대역폭을 개별적인 시간 슬롯으로 할당하는 통신 방식이다. 이 방식은 아날로그 시스템에 비해 스펙트럼 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 통신 품질과 시스템 성능을 향상시키는 몇 가지 특정 이점을 제공한다.^[10]

• 여러 사용자가 단일 반송파 주파수를 공유한다.
• 비연속 전송으로 핸드오프가 더 간단해진다.
• 동적 TDMA에서는 슬롯을 필요에 따라 할당할 수 있다.
• 시간 다이버시티를 사용할 수 있으므로 페이딩 내성이 있다.
• 회선 교환 연결이 가능하여 지연 시간이나 통신 속도를 보장할 수 있다.
• 무선국 간의 동기화가 필수적이다.
• 주파수 이용 효율 및 회로 규모는 주파수 분할 다중 접속과 코드 분할 다중 접속의 중간 정도이다.

7. TDMA의 단점

• '''가드 간격''': 인접 슬롯 간 간섭을 막기 위해 30μs~50μs의 가드 간격이 필요하며, 이는 시스템 처리량을 감소시킬 수 있다.^[11]
• '''에너지 소비''': 가드 간격 때문에 에너지 절약 효과가 상쇄될 수 있으며, 동기화 및 타임 슬롯 관리 오버헤드로 에너지 소비가 증가할 수 있다.^[12]
• '''동기화 문제''': 정확한 동기화가 필요하며, 사용자 수가 늘어남에 따라 동기화 유지가 어려워져 통신 오류로 이어질 수 있다.
• '''제한된 데이터 속도''': CDMA에 비해 중간 데이터 속도를 제공하며, 고정된 타임 슬롯 할당으로 데이터 전송량이 제한될 수 있다.
• '''적당한 시스템 유연성''': CDMA에 비해 대역폭 사용이 덜 동적이고 적응적이며, 사용자 수요 변화에 따라 자원 활용도가 낮아질 수 있다.
• '''지연 문제''': 시분할 특성 때문에 사용자는 지연이 증가할 수 있으며, 실시간 통신 애플리케이션에서 서비스 품질에 영향을 줄 수 있다.
• '''확장성 제약''': 사용자 수 증가에 따른 확장성은 동기화 필요성과 타임 슬롯 할당의 고정된 특성 때문에 제한된다.

참조

_[1] 서적 Fundamentals of Mobile Data Networks Cambridge University Press
_[2] 간행물 Overview of IRIDIUM satellite network https://www.research[...] IEEE 1995-11
_[3] 간행물 Multiple access techniques and spectrum utilisation of the GLOBALSTAR mobile satellite system IET 1993-04
_[4] 간행물 Architecture of the TELEDESIC satellite system https://www.research[...] 1995-06
_[5] 웹사이트 ORBCOMM System Overview https://www.ctu.cz/s[...]
_[6] 서적 Principles of Modern Wireless Communication Systems https://books.google[...] McGraw-Hill Education
_[7] 학술지 3G mobile systems https://link.springe[...] Springer, Boston, MA 2002
_[8] 웹사이트 ETSI TS 136 214 V14.3.0 (2017-10) https://www.etsi.org[...]
_[9] 웹사이트 Minimize GSM buzz noise in mobile phones http://www.eetimes.c[...] EETimes 2009-07-20
_[10] 웹사이트 What is Time Division Multiple Access (TDMA)? https://www.techtarg[...] 2024-10-28
_[11] 학술지 The Enhanced ECC Approach to Secure Code Dissemination in Wireless Sensor Network http://dx.doi.org/10[...] 2017-03-15
_[12] 문서 Multiple access techniques: FDMA, TDMA, CDMA; system capacity comparisons http://dx.doi.org/10[...] Cambridge University Press 2024-10-28
_[13] 학술지 Performance Evaluation of IEEE 802.11ad in Evolving Wi-Fi Networks 2019-02-14
_[14] 문서 Multiple access techniques: FDMA, TDMA, CDMA; system capacity comparisons http://dx.doi.org/10[...] Cambridge University Press 2024-10-28
_[15] 서적 First International Conference on 3G Mobile Communication Technologies IEE 2000